О том, где скрывается человеческое «я», что такое «знающие нейроны», какие страны наиболее активно развивают нейронауки и о том, почему нам важно признать наличие сознания у животных СМИ поговорили с одним из самых выдающихся нейробиологов, директором Института перспективных исследований мозга МГУ имени М.В. Ломоносова, академиком Константином Анохиным.
— Вы всю жизнь изучаете мозг: даже кажется, что карьера у вас началась задолго до вашего рождения, когда ваш дедушка будущий физиолог Петр Кузьмич Анохин встретил в поезде Александра Луначарского и сказал, что хочет изучать «материальные основы человеческой души». Как вы считаете, был ли у вас вообще шанс не заниматься физиологией и нейробиологией?
— Да, был, даже если не брать школьный период, когда я хотел быть океанографом. У меня всегда был интерес к биологии, и чтобы стать физиологом, я поступил в медицинский институт: родные меня убедили, что если я хочу понять, как устроен организм, нужно идти именно на медицинский, потому что врачи имеют дело с организмом как единым целым. В итоге было два случая, когда я мог выбрать не ту дорогу. Один — после четвёртого курса, когда меня отправили на практику в маленькую районную больницу Звенигорода, где, кстати, работал Антон Павлович Чехов. Так как было всего два хирурга, меня ставили ассистентом на сложные операции. И это был момент, когда я почувствовал, что реально могу что-то сделать для спасения человеческой жизни.
Второй эпизод, когда я чуть не предал физиологию, произошел годом позже и был связан с курсом психиатрии. Меня совершенно заинтриговали клинические случаи, которые мы разбирали: шизофрения, маниакально-депрессивные состояния, гипомания — все фантастические вещи, которые происходят с человеческой психикой. Но потом я понял, что никогда не смогу проверить возникающие гипотезы на пациентах, в отличие от экспериментов с животными. И вновь обратился к своему основному интересу — физиологии.
— Но с тех пор вы двигались как будто прямо, открыв в 80-е годы «гены памяти» и создав сегодня гиперсетевую теорию мозга.
— И да, и нет. Если говорить в целом о нейронауке, то движение было под одним вектором. Но внутри она сейчас превратилась в очень большую область. Представьте, международные конгрессы нейронаук собирают сегодня по 30 тысяч участников каждый год и объединяют сто направлений. Так что как выбрать прямую дорогу — это большой вопрос.
— И как же это можно сделать сегодня? Как среди сотен направлений выбрать самое перспективное?
— Чтобы понять, куда движется наука, нужно посмотреть, где находится толпа учёных — в буквальном смысле. Начиная примерно с 2000 года я стал регулярно ездить на американские конгрессы по нейронаукам. Обычно подобные мероприятия длятся примерно пять дней и за это время выставляется около 20 тысяч стендов и докладов. Я как-то посчитал, что если сложить их тексты, получится 41 километр информации! И вот здесь очень хорошо видно, где толпится больше всего людей – значит именно это интересует сегодня научное сообщество, это и есть тренд.
— И где сейчас толпятся ученые?
— Сегодня многие интересуются различными клеточными методами исследования активного думающего мозга у животных. Это связано с тем, что сегодня развились методы, которые позволяют это делать. Если 20 или 30 лет назад вы видели, предположим, массу гистологических исследований, то теперь — динамические картины, карты активности мозга отдельных нейронов в тот или иной момент когнитивной деятельности. Теперь можно исследовать не животное под наркозом и не мёртвый мозг, а живой, думающий. В связи с этим очень большой интерес проявляется к высшей нервной деятельности. При этом какие-то другие интересы уходят, например, несколько лет назад была мода на нейрогенез во взрослом мозге. Сейчас таких работ стало гораздо меньше. В целом волны интереса идут за новыми возможностями, которые появляются в нейронауках.
— У каких стран сейчас самые большие возможности?
— Самая массовая нейронаука — американская. И по своей массивности она продолжает быть самой сильной. От неё отстают Германия и Англия, хотя там есть сильные традиции и школы. Интересное место занимает Китай: некоторое время назад китайская нейронаука была очень бедной и слабой, но в 2010-м году правительство КНР приняло национальную программу исследований мозга, которая по финансированию даже превосходила американскую. Они сравнивали этот проект по значимости и масштабу с проектом освоения Луны.
— Кстати, многие проекты стартовали в 2010-х — скажем, в 2013-м, когда сделали проект Human Connectome с их подробным трехмерным изображением мозга. Можно сказать, что в это время наступил какой-то рубеж исследований?
—Не совсем так, это был скорее очередной этап длинного процесса. Когда я занимался мозгом в 1980-е, то думал: «Когда же всё-таки человечество поймёт, что изучение мозга — это важнейшая наука, связанная с нашим „я‟, нашим существованием, нашей памятью? Вообще без этого мы — не мы!». Но тогда это было совершенно не очевидно. Ситуация начала меняться в 1990-м году, когда Конгресс США принял решение — объявить последнюю декаду XX века для Соединённых Штатов декадой изучения мозга.
— Тогда возникли какие-то принципиально новые методы?
— Да, появились методы позитронной томографии и потом, а чуть позже магнитно-резонансной томографии, но на тот момент важно было не это. Речь шла о том, что в США на болезни нервной системы тратились огромные средства: больше триллиона долларов в год. Так как ни одного больного с нейродегенеративным заболеванием вылечить не удалось, они на многие годы становились огромным экономическим и эмоциональным бременем. Подобное развитие событий и привело к появлению декады мозга. Евросоюз, поглядев на это, тоже с опозданием в год объявил этот период десятилетием исследований мозга. Затем Япония, Южная Корея. Во всех странах стало ясно, что можно сделать прорыв. И в целом, это достаточно логично: были столетия, когда совершались прорывы в области физических наук. Потом стала развиваться химия, с середины XIX века —биология: эволюционная теория, клеточная теория, методы микроскопии, исследования наследственности и т. д. Следующий этап — более высокий: мозг, разум, сознание.
— А есть ли какие-то сейчас национальные интересы в нейронауках? Кто чем интересуется или специализируется?
— Конечно, каждая страна, вступая в эту гонку, ищет возможности внести что-то своё и не повторять то, что было сделано другими. А тот факт, что речь идет именно о гонке, не ставится под сомнение. В 2016-м году я был в Нью-Йорке на заседании, которое проводилось в Рокфеллеровском университете, ассоциированном с ОНН, где была принята Всемирная программа исследования мозга. И там уже были сказаны слова: brain race (англ. гонка за мозг). Сегодня у каждой страны действительно есть свой профиль. Европейская — Human Brain Project — исходно была сосредоточена на идее полного картирования, изучения физиологических свойств и микросетей мозга. Предполагалось, что с помощью этих данных получится сделать точную прецизионную модель человеческого мозга и на ней начать моделировать искусственный интеллект, когнитивные процессы, изучать эффекты лекарств и так далее. К сожалению, полностью она так и не была реализована.
Американская программа возникла из небольшой конференции, организованной в Англии Британским Королевским обществом и крупным научным фондом. Там речь шла о том, что все новые технологии стоит сосредоточить на изучении мозга. По итогам они опубликовали White Paper статью, в которой наметили, что нужно делать. И в первую очередь, речь шла о создании карты работы здорового бодрствующего мозга для разных видов животных, начиная с очень простых —мозгов мух-дрозофил, потом землероек (потому что это очень маленькое млекопитающее с большим мозгом), потом — мышей и человека. Ученые были столь пассионарны, что вышли с этой статьей на администрацию Белого дома и вскоре президент США Барак Обама объявил, что Америка вступает в гонку за раскрытие тайн мозга, и что эта гонка будет почище космической в 1950–1960-х. Профиль их был сосредоточен на том, чтобы потратить выделенные средства – а речь шла о 4,5 млрд долларов, не на какие-то медицинские задачи, а на новые, прорывные технологии для понимания работы мозга. Они логично заключили, что как только мы поймем, как мозг работает, тогда и будем создавать прикладные исследования. Эта программа — “Brain 2024” — стартовала в 2014 году и сегодня мы видим, что она действительно сдвинула передний фронт изучения мозга.
Следующими были японцы. Чтобы отличаться от американцев и европейцев, они сделали акцент на том, в чем традиционно сильны — на методах визуализации. Причем вместо привычных мышей и крыс как объекты исследований взяли обезьян-капуцинов (лат. Cebus capucinus imitator), которые умещаются в руке. Весят эти животные как крысы, но мозги у них уже с извилинами и работают, как мозги приматов. Второй акцент был сделан на ментальные заболевания, поэтому было решено с помощью приемов визуализации и исследования приматов моделировать психических заболевания, чтобы понять, как их можно диагностировать и лечить.
— Даже боюсь предположить, что же осталось китайцам.
— У китайцев была очень сложная ситуация, но они вышли из нее очень достойно. Идеологом программы стал выдающийся китайский учёный-нейробиолог Мумин Пу. Он долгое время работал одновременно и в США, и в Китае, где основал «Институт нейронаук и передовых мозговых технологий» (Institute of Neuroscience (ION) of the Chinese Academy of Sciences) в Шанхае. Сейчас он сосредоточился целиком на Китае и его институт считается передовым центром, столицей нейронаук. Не так давно, кстати, Пу с делегацией других китайских учёных приезжал на конференцию в Россию.
— В чём специфика китайской программы? Они тоже сделали ставку на обезьян?
— Они сказали: «Наша программа похожа на самолёт: у нее есть фюзеляж и два крыла». Фюзеляж — это исследования высших когнитивных функций мозга. А два крыла — это, с одной стороны, различные заболевания мозга, а с другой стороны, искусственный интеллект и моделирование новых поколений систем искусственного интеллекта через новые свойства мозга. Для каждого из этих направлений у них есть свои уникальные возможности. Высшие функции мозга было решено исследовать на тех, у кого они действительно высшие: действительно на приматах. Китайцы сказали: «У нас не только больше миллиарда людей, у нас больше миллиарда макак. Мы возьмём макаку в качестве основного объекта научных исследований, построим гигантские питомники и сделаем то, что до нас никто в таком объеме не делал: мы будем делать вместо трансгенных мышей трансгенных макак, у которых геномы будут изменены так, чтобы можно было создавать модели болезней мозга человека».
Второй момент — это крылья. Для изучения болезней мозга в Китае тоже есть все возможности: здесь самое большое количество паркинсоников, пациентов с болезнью Альцгеймера и самое большое количество шизофреников. У них наработаны огромные базы данных, которые можно использовать для разработки разных подходов, прежде всего, по превентивной и ранней диагностике таких болезней.
И третье — искусственный интеллект. Китайцы подчеркнули, что у них климат очень выгоден для развития различных частных и мелких инициативных компаний. Они ставят перед страной цель: к 2030 году быть первыми в мире по искусственному интеллекту, опираясь на новые исследования мозга.
— Можем ли мы кратко обрисовать российскую ситуацию? Если можно это как-то подчеркнуть, что-то универсальное, общее сказать?
— Россия имеет эту глубокую традицию, которая завязана на культурные традиции российского менталитета, российской культуры. Когда возникла наука о мозге и появились первые методы изучения, в России сразу была попытка связать это с изучением психики души. Сеченов был первым физиологом мира (!), который поставил и разработал программу исследований психических процессов, как исследование физиологии мозга.
Эта глубокая русская традиция затем была подхвачена В.М. Бехтеревым, И.П. Павловым, А.А. Ухтомским и многими поколениями учёных, развивших очень своеобразные и пионерские исследования в этой области. Сегодня нам не угнаться за мировыми программами, хотя в СССР мы были первыми во всех направлениях исследований. Международная организация исследований мозга, на конгрессы которой мы ездим, была задумана и заложена в 1958 году в Москве на Международном съезде по электроэнцефалографии. Первая международная программа исследований мозга «Интер-мозг», которая объединила исследования более дюжины стран, была создана в СССР в 1960 году. Она продолжалась вплоть до 1990 года, и в ней было сделано огромное количество исследований. Сегодня нам очень нужна комплексная программа работы по изучению мозга, и я очень надеюсь, что она появится.
— Когда мы говорим про прорыв в изучении мозга, то сразу вспоминаются заголовки про нейрочипы Илона Маска, чтение мыслей и что-то еще такое. А когда слово «прорыв» произносят ученые, что имеется ввиду? На что положено столько усилий? За что идет гонка? Что мы должны понять?
— Принципы. Мы не знаем, как работает мозг. Всё просто.
— Ну как же так?!
— Вот так. Разговоры о том, что мы знаем, как устроен и как работает мозг— это блеф. Об этом вам скажут ведущие ученые, занятые этой проблемой многие десятилетия.
— А в чём главная загадка?
— Как рождается мысль, откуда она берётся.
— А как же методы визуализации, о которых мы говорили, которые позволяют изучать живой мозг? Это всё не то?
— Нет, вы видим процессы, но не знаем как это связать с мыслью. Несмотря на очень активные поиски с начала 1990-х годов никто не знает нервные корреляты в состоянии сознания. Вот есть сознание, и вот — нет сознания! Есть ли какой-то носитель, который характеризует состояние сознания, в отличие от неосознанности? Было много кандидатов, но ничего не подтверждается.
— Был даже спор на ящик вина об этом.
— Да, была известная история, когда полтора года назад на съезде Ассоциации научных исследователей сознания в Нью-Йорке один из статусных и широко публично известных учёных Криштоф Кох проиграл ящик вина другому такому же известному философу сознания Дэвиду Чемберсу. На одной из первых конференций по научным исследованиям создания он сказал Чемберсу: «Через 25 лет мы будем точно знать нейро-корреляты сознания». И вот, в 2023 году он вынужден был признать, что нет, не знаем.
— А что сейчас является основным претендентом на это звание?
— Есть несколько научных теорий, которые делают предсказания, что это должно быть. И между ними идёт соревнование, которое получило название Adversarial Collaboration. Известный фонд Templeton Foundation, заинтересованный в понимании основ сознания, выделил на это соревнование несколько десятков миллионов долларов.
Одна теория —теория нейронного глобального рабочего пространства — развивается группой в основном французских учёных и гласит, что сознание связано с некими сокращениями, которые протекают и связаны с передними отделами коры головного мозга. А другая, не менее известная, развитая американским нейробиологом и психиатром итальянского происхождения Джулио Тонони, называется теорией интегрированной информации. Она объясняет, что сознание протекает в задних областях мозга, в теменной коре.
—То есть они буквально противостоят друг другу?
— Да, они буквально противоположны: вперёд — назад. Похоже на Джонатана Свифта и его приключения Гулливера, когда было противостояние тупоконечников и остроконечников при разбивании яйца. В итоге шесть лабораторий в мире начали проверять эти предсказания, и как раз к конференции в Нью-Йорке в 2023 году вышли первые результаты проверки Adversarial Collaboration, которые показали, что обе теории не выдерживают проверки. Поэтому я и говорю: что остаётся центральным нерешённым вопросом? Что такое мозг и как он работает?
— Я читала, что еще в 1980-е в Академии наук была комиссия по изучению сознания… И что однажды там дали такое задание: к утру написать, что такое сознание. И никто ничего не написал в итоге.
— Моё глубокое убеждение таково: сознание можно понять только изнутри мозга. А комиссия, про которую вы говорили, состояла из психологов и философов. Там не было тех, кто знал — да тогда вообще мало что было известно…
— А сейчас как вы формулируете то, что такое сознание, для себя?
— Точно так же, как первая его формулировка, которая была дана в истории. Сознание, вообще говоря, довольно новый термин в человеческой истории. Его ввёл впервые в середине XVII века Ральф Кедворт, кембриджский неоплатоник, пытаясь перевести с греческого труды Плотина. Он придумал термин consciousness. А первое определение ему дал легендарный человек, гордость английской нации — Джон Локк. В 1690 году он сказал: «Сознание — это восприятие разумом человека его собственных состояний». То есть то, как разум ощущает своё собственное состояние. Я думаю, это очень близко к тому, что есть на самом деле.
— А что является носителем сознания в разработанной вами гиперсетевой теории мозга?
— Я использую для определения этого субстрата термин «когнитом» или «нейронная гиперсеть». В первом случае это некое научное обозначение того, что в разные эпохи и в разных языках (древнегреческом, латыни, английском, немецком) понималось под разными терминами — душа, дух, разум, психика, ум. «Когнитом» — это, если хотите, когнитивный геном человека и животных, вся совокупность когнитивной информации, знаний.
— Так что же является его физическим носителем сознания?
— Физический носитель — плохой термин. Он происходит, благодаря великим открытия Галилео Галилея и физиков, из засилья в науке представлений о том, что физика составляет всё объективное, что является предметом науки. А то, что нельзя — это метафизика, и поэтому, как говорил Эрнест Резерфорд, все науки делятся на физику и представления магов. Думаю, что это неправильно. Биология и уж тем более психология не являются ни химией, ни физикой. Поэтому слово «физический» можно представить себе только в некоем материальном объёме — где расположена и как устроена эта вещь, которую мы называем разумом или когнитомом. Она расположена в мозге. Это часть мозга.
— Какая именно?
— Для разных животных и человека будет по-разному. Основной ответ, который приводит теория: это глубокая часть мозга. То, как будет упакована эта глубина в разных нейронных сетях у осьминога, птицы и обезьяны, зависит от того, как складывалось развитие. Но смысл в том, что это те части мозга, которые лежат далеко от внешнего мира, от рецепторов, от сенсорных поверхностей или от мышечных волокон. В этих глубоких частях сходятся очень много предварительно переработанных сигналов и от зрения, и от слуха, и от обоняния, и от тактильной чувствительности, и от внутренних мотиваций, которые свидетельствуют о голоде, жажде и тому подобных нуждах. Эти нейронные связи способны это связать, потому что клетки, которые там находятся, обладают уникальным свойством, похожим на эпигенетическую память, которая нарабатывается после рождения — они, по сути, являются ячейками памяти. Они способны накапливать изменения, формируя всё новые и новые виды знаний. Это — знающие нейроны, которые живут в когнитоме, в глубоких слоях мозга. Они знают что-то о кусочках внешнего мира, которые к ним приходят в виде стекающихся сигналов, и для них создают некие мини-образы, мини-«я» того, что видит целый организм. Иначе говоря, когнитивный (разумный) организм — это тот, элементы кот—рого несут частички знания целого организма о том, что такое мир и как там надо действовать. Если вы находите такие частички внутри какого-то существа — инопланетянина, животного или искусственного разума, то это — когнитивное существо. Я вам уже говорил, что сознание можно понять только изнутри. Значит, у этого существа есть субъективный опыт. А субъективный — потому что эти клетки накапливают то, что свойственно этому организму после того, как он появился на свет, и это индивидуально, субъективно, отличает одного от другого. Мы не являемся копиями внутри себя других нервных организмов.
— В вашей теории есть понятие «кротовых нор» внутри мозга. Что это такое и как соотносится с этими знающими нейронами?
— Речь идет о популярных представлениях о том, как работает мозг. Как сказал знаменитый американский учёный Марвин Мински, который на протяжении многих лет руководит лабораторией искусственного интеллекта в MIT, «наши мозги — это те же компьютеры, только сделанные из мяса». За этим стоит идея о том, что компьютер и мозг работают одинаковым образом. И в основе работы мозга лежит принцип вычисления. И сейчас вы увидите тысячи людей, которые так думают. Действительно есть логические операции, которые выглядят следующим образом — если a, то b, если прибавить, будет то-то, а если вычесть, будет то-то. Мы пользуемся этим в своём поведении, логике.
Но это не все, есть второй режим, не вычислительный, который предсказывается и вытекает строго из гиперсетевой теории мозга. Дело в том, что мозг состоит из «кротовых нор», куда проваливаются вычислительные процессы и в этих норах (туннелях) нет времени (оно не течёт). Войдя в них, можно связать участки меня или памяти о событиях, которые происходили со мной много десятков лет назад. И это происходит мгновенно, без задержки, поэтому там нет течения времени! И мы проваливаемся туда без всякой логики, просто потому, что вычислительные процессы случайно возбудили эти нервные клетки.
— Это интуиция?
— Это интуиция, творчество.
— Звучит очень интересно, но ведь это невозможно проверить на мышах?
— Возможно. Но это очень сложные опыты, для проведения которых пока нет технологий. Вы должны для этого сделать историю «я» разума мыши для себя прозрачной. То есть смоделировать какие-то этапы истории, поместив одно воспоминание, один эпизод субъективного опыта, и второе, и третье в пересекающиеся нейроны. Помещение таких воспоминаний в те или иные клетки в нейробиологии обучения памяти называется «алокацией памяти». Известно, как это происходит, как можно алоцировать, «засосать» в нужные нейроны нужные воспоминания. Затем вам надо добиться того, что вы будете знать, что эти разные воспоминания попали в какие-то из нейронов (хотя бы один или несколько). А затем вам нужно взять последнее из них в ситуации какой-нибудь проблемы, с которой сталкивается мышка, извлечь его и увидеть (теория предсказывает), что в момент возбуждения этого вычислительного, логического процесса, когда он дойдёт до этих нейронов, вы увидите, как зашевелятся старые воспоминания, бывшие в начале жизни этой мышки, когда она впервые выходила от своей мамы из гнезда.
—Это очень здорово! Но вы попадаете в собственную этическую ловушку: если мы говорим про сознание, в том числе, у мышки, то как можно изучать его на осознающем существе?
— Это очень сложный вопрос. Для него нет простого ответа, кроме того, что если мы не будем это изучать на животных, мы не поймём себя. Потому что у человека это тем более нельзя изучить.
— Пару лет назад впервые прошла крупная международная конференция, на которую собрались нейрофизиологи с одной стороны и представители буддизма во главе с Далай-ламой, с другой, и все вместе говорили о сознании не только у животных, но даже у растений… Насколько это в принципе магистральное направление в науке? Или это все еще путь одиночек?
— Сознание животных станет магистральным через некоторое время, я надеюсь, в том числе, с помощью моих усилий. Долгое время считалось, что термин «сознание» применим только к человеку благодаря наличию у него языка, культуры, социального наследования и т. д. А у животных сознания нет. Сейчас мы приходим к тому, и я это вывожу в своей теории, что с какого-то момента в жизни Земли поверх уровня биологических существ появились разумные, когнитивные существа, которые обладают чувствованиями, субъективным опытом. Мы можем их назвать «к-существа – «когнитивные существа». И это то, что сегодня считается базовым сознанием: способность чувствовать, переживать. Чувствовать боль, например. Желать чего-то. Базовое сознание в этих к1-существах фундаментально такое же, как у нас.
Другое дело, что мы пока, единственные к2-существа, которые поднялись на ещё одну ступеньку над биологическими существами, потому что мы обладаем самосознанием и языковым сознанием, привнесшем нам совершенно иные глубины ощущений и понимания мира.
— Что изменит в мире понимание того, что у животных есть базовое сознание, созвучное с нашим?
— Это будет, может быть, крупнейшая научная революция, которая ждёт человечество со времени Дарвина, когда мы поняли, что с точки зрения физиологии являемся частью большого животного мира. Теперь мы поймем, что являемся частью сознающего животного мира. То есть мы здесь не одни! Человек не является одиноко стоящим на постаменте памятником, который возвышается над всеми животными.
Изменения коснутся прежде всего этической стороны вопроса, что как раз в значительной степени заботит Далай-ламу и буддистов. Знаменито определение Декарта, что если собака, которую переехала телега, визжит, то это ничего более, как шум, подобный скрипу несмазанной телеги, потому что это просто машина. Но теперь мы знаем, что это не так. И если какие-то существа обладают базовым сознанием как и мы, безответственно не принимать это во внимание и рубить живую рыбу топором или бросать раков живьём в кипящую воду.
Во-вторых, это очень важно с точки зрения того самого прорыва, о котором мы говорили в начале. Вот уже более 40 лет, как я занимаюсь изучением памяти и знаю, каким образом прорыв произошел там. Десятки лет ученые исходили из постулата, что память — это свойство человеческой души, и, значит, она присуща только человеку. Поэтому исследования долгое время топтались на месте. Но когда в 40-е годы прошлого века было доказано, что феномены, которые открыли для человеческой памяти, точно так же присутствуют у животных, причём самых разных, что это свойство присуще большому количеству живых существ, обладающих нервной системой. Это сразу же открыло ворота для исследований механизмов памяти, так как стало возможным проводить исследования, которые было невозможно сделать с человеком. Поэтому признание, что у животных есть сознание, откроет нам невероятные возможности для понимания не только фундаментальных механизмов сознания в природе, но и нашего человеческого сознания. Мы приблизимся к пониманию того, кто же мы такие.
